目前生物成像領(lǐng)域已經(jīng)可以采用各種顯微技術(shù)和共聚焦等技術(shù)了，這提高了圖像的**度，但是要觀察的深層組織活動，因此在一些活體成像，組織深部觀察等方面還需要更多的技術(shù)進步。近期Cell雜志以“Review Focus: Imaging”為中心，介紹了生物成像研究方面的新進展，其中特別提及了活體熒光顯微技術(shù)今年來的新成果，認為這項技術(shù)嶄露曙光，在細胞生物學(xué)，神經(jīng)科學(xué)，腫瘤生物學(xué)等多方面發(fā)揮作用。
活體動物成像技術(shù)主要包括體內(nèi)成像和體外成像兩個方面，其中體外熒光顯微技術(shù)一直以來都是現(xiàn)代生命科學(xué)研究的基礎(chǔ)之一：給熒光基團配上一個合適的配體，比如抗體或者量子點，然后將其與組織樣品或者細胞培養(yǎng)物一起溫育，后加上光照，這樣標(biāo)記的分子就能通過顯微鏡顯示出來。但是體外方法有一個“致命傷”——不能在天然環(huán)境下描繪生物過程，因此研究人員逐漸從體外觀測轉(zhuǎn)向?qū)w內(nèi)生物體過程的研究。
但是隨著科學(xué)的進步，想要以足夠觀察到細胞行為和分子信號的分辨率，來分析活體生物依然是個難題，今年來自哈佛大學(xué)的一位華裔科學(xué)家在超分辨率細胞成像研究方面取得了重要進展：他們推出了活細胞超分辨率熒光成像技術(shù)，這一技術(shù)基于光子可控開關(guān)的熒光探針和質(zhì)心定位原理，在雙激光激發(fā)下熒光探針隨機發(fā)光，通過分子定位和分子位置重疊重構(gòu)形成超高分辨率的圖像，其空間分辨率目前可達20nm。
利用這種他們命名為隨機光學(xué)重建顯微鏡STORM的顯微成像技術(shù)，研究人員實現(xiàn)了之前無法完成的任務(wù)——STORM雖然可以提供更高的空間分辨率，但成像時間往往需要幾分鐘，而且還不能滿足活體實時可視的成像需要?；罴毎上袷种匾?，但是要在不影響細胞正常生命活動的前提下實現(xiàn)高分辨率成像并不容易。新研究通過帶有高時空分辨率的STORM，獲得活細胞超高分辨率熒光成像的研究成果。
之后來自哥倫比亞大學(xué)等處的研究人員又介紹了一種叫做雙光子鈣成像的新技術(shù)，利用這種技術(shù)，研究人員可以對小鼠腦島中的味覺腦皮層進行了檢測。由于當(dāng)神經(jīng)細胞被激活時，細胞中就會產(chǎn)生鈣波。研究人員可根據(jù)細胞內(nèi)的鈣水平來判斷神經(jīng)元的激活狀態(tài)。還有研究人員將這一技術(shù)與全細胞記錄方法結(jié)合起來，通過計算機系統(tǒng)模擬大腦，了解大腦神經(jīng)元之間的連接。
除了這些方面，科學(xué)家還利用熒光成像技術(shù)追蹤基因表達和蛋白質(zhì)動態(tài)，檢測細胞內(nèi)離子和小分子濃度、酶活性，標(biāo)記細胞或分子亞群，實現(xiàn)復(fù)雜的動力學(xué)時空分析。
來自美國威爾康乃爾醫(yī)學(xué)院的研究人員利用一種“Spinach”的RNA-熒光基團復(fù)合物成像觀察細胞內(nèi)各種RNA的功能動態(tài)，這有助于更深入地了解細胞中的RNA運輸機制，以及它們在**中的情況。作者表示，目前在生物學(xué)中還存在大量圍繞RNA的謎題……研究證實熒光標(biāo)記成像技術(shù)是一種非常強大的研究工具。
原文摘要：
Intravital Imaging
Until recently, the idea of observing life deep within the tissues of a living mouse, at a resolution sufficient to pick out cellular behaviors and molecular signals underlying them, remained a much-coveted dream. Now, a new era of intravital fluorescence microscopy has dawned. In this Primer, we review the technologies that made this revolution possible and demonstrate how intravital imaging is beginning to provide quantitative and dynamic insights into cell biology, immunology, tumor biology, and neurobiology.
原文鏈接：CELL
